Khả năng chống cháy của UHPC?
Khả năng chống cháy là một trong những thuộc tính giúp phân biệt bê tông so với các vật liệu khác như thép hoặc nhôm, nhưng mối quan tâm được đặt ra ở đây là khả năng chống cháy của UHPC. Câu trả lời ngắn gọn và đơn giản cho những lo lắng đó là hoàn toàn có thể thiết kế một UHPC với khả năng chống cháy ít nhất bằng bê tông thông thường
Đối với UHPC, nó yêu cầu đủ độ chín (để giảm độ ẩm) và trong một số trường hợp cần thêm phụ gia để gia cố bổ sung.
Khả năng chống cháy và Rạn nứt do nhiệt – 2 vấn đề khác nhau
Mối quan tâm chính đối với UHPC trong điều kiện tiếp xúc với lửa là hư hỏng và trên thực tế, đây có thể là một vấn đề ngay cả đối với bê tông từ phạm vi 70-80 MPa trở lên. Tôi sẽ giải quyết vấn đề này dưới đây và dành phần dễ nhất trước tiên bởi vì ngay cả khi nó không phải là vấn đề lớn.
1. Khả năng chống cháy
- Tính dẫn nhiệt
Vì UHPC đặc hơn nhiều so với bê tông thông thường (tỷ lệ nước / bột thấp hơn và không khí vào ít hơn) nên độ dẫn nhiệt cao hơn so với bê tông thông thường, có nghĩa là nhiệt độ cao trong bê tông sẽ đạt được sớm hơn trong UHPC.
- Nhiệt dung
Nhiệt dung riêng thường thấp hơn đối với UHPC (một lần nữa vì là vật liệu đặc hơn và có độ ẩm thấp hơn). Điều này tự nó sẽ dẫn đến công suất nhiệt thấp hơn và vì UHPC thường được sử dụng trong các phần tử rất mỏng và nhỏ, điều này làm giảm khả năng nhiệt của phần tử hơn nữa, vì có khối lượng ít hơn để hấp thụ nhiệt.
- Độ che phủ
Vì bê tông thường CRC luôn sử dụng cốt thép cùng với gia cố bằng sợi thép, nên xem xét việc bao phủ cốt thép. Thông thường, lớp phủ này khá thấp, khoảng 15 mm, có nghĩa là nếu mặt chịu kéo của phần tử tiếp xúc với lửa, cốt thép có thể đạt nhiệt độ cao tương đối nhanh so với bê tông thông thường, đối với UHPC thì sẽ có lớp phủ lớn hơn nhiều.
- Tính chất ở nhiệt độ cao
Nó đã được chứng minh (ví dụ: với các thử nghiệm tại Đại học Imperial được hỗ trợ bởi các chuyên gia từ Đại học Milano) rằng cường độ nén và cường độ kéo được duy trì tốt hơn nhiều trong UHPC ở nhiệt độ cao (lên đến 700°C) so với bê tông thông thường. Điều này đúng khi đo ở nhiệt độ nóng, nhưng càng đúng hơn khi đo cường độ dư sau khi làm nguội. Điều này là do ảnh hưởng tiêu cực của canxi hydroxit, trong đó lượng canxi hydroxit trong UHPC thấp hơn nhiều so với trong bê tông thông thường
Tóm lại, chắc chắn là có một thách thức đối với UHPC trong lĩnh vực này! Cách chúng tôi đã giải quyết vấn đề này là thực hiện một số thử nghiệm (trên cột, trên tường và dầm) trong đó nhiệt độ tăng ở các độ sâu khác nhau trong bê tông (10 đến 50 mm) đã được đo trong quá trình cháy. Tiếp xúc và đầu vào này sau đó được sử dụng trong việc tính toán cháy. Trong một số trường hợp, có thể phải bổ sung thêm các thanh cốt thép để đảm bảo đủ khả năng chống cháy. Để kiểm tra tính toán cháy, các phần tử khác nhau sau đó đã được thử nghiệm cháy toàn bộ.
Ví dụ về thiết lập thử nghiệm được hiển thị trong hình bên dưới. Đây là một thử nghiệm của chúng tôi, ban công đúc chịu được ngọn lửa tiêu chuẩn trong 2 giờ trước khi biến dạng trở nên quá lớn so với việc thiết lập thử nghiệm.
2. Rạn nứt do nhiệt
Khi bê tông tiếp xúc với nhiệt độ cao, nước bên trong bê tông chuyển thành hơi nước và hơi nước này sẽ cố gắng thoát ra ngoài. Đây không phải là vấn đề đối với bê tông xốp, nhưng nếu độ xốp thấp, áp suất tương đối cao sẽ được tạo ra khi hơi nước cố gắng thoát ra. Nếu áp lực vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông, bê tông sẽ nứt để giải phóng hơi nước. Nếu cường độ chịu kéo của bê tông cao, độ rỗng thấp thì sự tích tụ của áp lực có thể lớn đến mức khi vượt quá khả năng chịu kéo và bê tông nứt ra thì điều này sẽ xảy ra một cách dễ dàng. Có một số thông số cho biết liệu có khả năng xảy ra rạn nứt hay không và một số yếu tố làm tăng nguy cơ rạn nứt là:
- Độ xốp thấp
- Độ ẩm cao
- Hiệu suất nén cao
- Hàm lượng canxi hydroxit cao
Một trong những thử nghiệm đầu tiên để kiểm tra nguy cơ phát nổ đã thực sự được thực hiện bởi nhà phát minh CRC – Hans Henrik Bache – trong nhà bếp của chính mình. Anh ta đặt một miếng bê tông non – vài ngày tuổi – lên chảo và đun trên bếp. Ở nhiệt độ quá mức cho phép mảnh bê tông phát nổ và những mảnh nhỏ nằm rải rác xung quanh nhà bếp của anh ấy – điều này cho Bache một ý tưởng rất chắc chắn về rủi ro.
Kể từ đó, một loạt các thử nghiệm về bê tông tiếp theo – làm hỏng một vài bộ phận gia nhiệt trong lò nhằm cố gắng xác định chính xác vị trí của các giới hạn. Các thử nghiệm đã chứng minh rằng nếu độ ẩm trong bê tông đủ thấp (khoảng 2%) thì không có nguy cơ bị hỏng. Điều này có thể đạt được thông qua quá trình làm khô hoặc đơn giản bằng cách đủ độ chín, vì hàm lượng xi măng cao đảm bảo khả năng tự hút ẩm và hàm lượng canxi hydroxit rất thấp. Đối với các loại UHPC khác – một số loại có độ xốp thấp hơn có thể cần thêm sợi polypropylene, vì điều này làm giảm nguy cơ phát nổ. Với giải pháp này, bằng cách sử dụng sợi polypropylene monofilament để giảm nguy cơ phát nổ đã được sử dụng rộng rãi trong các đường hầm, tòa nhà và công trình ngoài khơi, cũng cho bê tông ở cấp độ bền bắt đầu từ 70 MPa.
Hãy cho tôi biết nếu bạn có bất kỳ nhận xét nào về vấn đề chống cháy của UHPC – hoặc nếu bạn có một số kinh nghiệm thực tế trong lĩnh vực này(có thể từ một vụ cháy thực tế). Mỗi loại UHPC sẽ khác nhau sẽ có mức độ cháy và chống cháy khác nhau mặc dù các dự án nghiên cứu lớn đã được thực hiện (chúng tôi đã tham gia vào một số ít) nhưng vẫn không thể dự đoán chính xác nguy cơ phát nổ gây nổ đối với một UHPC cụ thể nếu không thực hiện các thử nghiệm thực tế.
Cảm ơn bạn đã đọc bài. Nếu có bất kì thắc mắc nào, hãy để lại bình luận bên dưới hoặc lên hệ với chúng tôi để được giải đáp.
